Reflektor badawczy: Dr Dana Al-Sulaiman, Ph.D., M.Eng., ACGI, MIET

image

Nasze najnowsze badania koncentrują się na młodej, utalentowanej i obiecującej dr Danie Al-Sulaiman, inżynierze biomedycznym, która opracowuje platformy i technologie biosensoryczne do wczesnego wykrywania biomarkerów nowotworowych. Jej studia zaprowadziły ją na cały świat, a ona sama ma nadzieję na powrót do kraju i założenie własnej grupy badawczej zajmującej się materiałami biosensorycznymi do zastosowań w służbie zdrowia.

Historia i wczesne kształcenie dr Al-Sulaiman

Pasja dr Al-Sulaiman do nauki i dociekań naukowych rozkwitła, gdy przeniosła się z ojczyzny do Kanady, gdzie uczęszczała do szkoły średniej. To właśnie tam po raz pierwszy odkryła dziedzinę inżynierii biomedycznej. W 2015 r. przeniosła się do Wielkiej Brytanii, gdzie podjęła studia licencjackie w tej dziedzinie w Imperial College of London.

W czasie studiów doktoranckich dr Al-Sulaiman była zapalonym asystentem dydaktycznym i angażowała się w działania zewnętrzne, otrzymując medal w konkursie krajowym STEM for Britain 2015, który odbył się w Izbie Gmin. W 2019 r. dołączyła do grupy Doyle'a na wydziale inżynierii chemicznej MIT, gdzie skupiła się na opracowywaniu biosensorów nowej generacji, łączących mikrotechnologie i biomateriały do diagnozowania, prognozowania i monitorowania nowotworów. W uznaniu jej wkładu w dziedzinę inżynierii biomedycznej otrzymała w tym samym roku nagrodę Instytutu Inżynierii i Technologii (IET) w dziedzinie technologii medycznych (kategoria William James).

"Znalazłam się w czołówce mojej kohorty i otrzymałam stypendium Imperial College President's Ph.D. Scholarship w celu wsparcia moich studiów doktoranckich. Celem moich badań było umożliwienie wcześniejszych i lepszych testów diagnostycznych i prognostycznych dla nowotworów, najlepiej z "płynnych biopsji", w przeciwieństwie do tradycyjnych inwazyjnych biopsji tkankowych."

Dr Al-Sulaiman została zainspirowana poświęceniem i współczuciem swojej prababci, wybitnego pediatry w jej rodzinnym kraju, aby wnieść swój wkład w dziedzinę opieki zdrowotnej. Dorastając, doświadczyła na własnej skórze, jak wielkie koszty może ponieść rodzina z powodu choroby nowotworowej, której ofiarą padło wielu jej bliskich. To jeden z powodów, dla których postanowiła skupić swoje wysiłki badawcze na zmniejszeniu obciążenia tą śmiertelną chorobą.

"W trakcie badań prowadzonych na studiach dowiedziałam się, że jednym ze sposobów, aby znacząco wpłynąć na życie pacjentów chorych na raka i zwiększyć przeżywalność, jest poprawa diagnostyki i monitorowania nowotworów, zwłaszcza poprzez wczesne wykrywanie choroby. W połowie studiów doktoranckich u mojego ojca zdiagnozowano raka jelita grubego w III stadium, a jego siła i wytrwałość podczas leczenia nadal motywują mnie do codziennej pracy w tej dziedzinie."

Diagnostyka nowotworów i płynne biopsje

Obecnie jej badania koncentrują się na opracowywaniu platform i technologii biosensorycznych do wykrywania obiecujących biomarkerów kwasów nukleinowych, a mianowicie mikroRNA, do celów diagnostyki, prognozowania i monitorowania nowotworów. Jej badania podoktorskie w Massachusetts Institute of Technology (MIT) koncentrowały się na opracowaniu testów do multipleksowanego wykrywania nowotworów w punktach opieki na podstawie płynnych biopsji, takich jak krew lub płyn śródmiąższowy skóry. Testy te mają być proste, szybkie i niedrogie.

"W zależności od tego, jaki biomarker zostanie wykryty w płynie biologicznym, płynne biopsje mogą potencjalnie zmienić sposób wykrywania, zarządzania i leczenia nowotworów. Płynne biopsje mogą być wykorzystywane do wykrywania choroby w jej najwcześniejszych stadiach, monitorowania postępu choroby lub odpowiedzi pacjenta na leczenie."

Biopsje płynne stanowią nowe, obiecujące narzędzie medycyny spersonalizowanej i wczesnego wykrywania chorób. Mogą one stać się mniej inwazyjną alternatywą dla standardowej biopsji tkankowej, która jest obecnie złotym standardem w diagnozowaniu raka. Zamiast poddawać się inwazyjnemu zabiegowi chirurgicznemu, który może powodować dalsze komplikacje zdrowotne, pacjent musiałby jedynie dostarczyć próbkę płynu biologicznego, takiego jak krew, mocz lub ślina. Wykrycie biomarkerów choroby w tej próbce mogłoby być wykorzystane do podejmowania decyzji klinicznych w sposób szybszy, dokładniejszy i mniej inwazyjny.

Płynne biopsje nie tylko zwiększyłyby stopień przestrzegania zaleceń przez pacjentów, ale także mogłyby być wykorzystywane do monitorowania postępu choroby, ponieważ można je pobierać wielokrotnie w czasie. Obecnie biopsje tkankowe nadal stanowią najlepszy sposób wiarygodnego diagnozowania raka, jednak biopsje płynne mogą potencjalnie zastąpić tę inwazyjną strategię w przypadkach, gdy czułe i specyficzne biomarkery zostały zwalidowane klinicznie lub gdy opracowano i zatwierdzono czułe, solidne i wiarygodne testy.

"Ta dziedzina szybko się rozwija i wierzę, że w niedalekiej przyszłości będzie w stanie odmienić oblicze onkologii klinicznej. Obecnie płynne biopsje są wykorzystywane w klinice jako diagnostyka towarzysząca, pomagająca dopasować pacjentom najskuteczniejsze leczenie lub plan terapii. Uważam, że w onkologii klinicznej będzie się coraz częściej stosować biopsje płynne, zwłaszcza w obliczu rosnącego zainteresowania medycyną spersonalizowaną. Jak widzieliśmy w przypadku COVID-19, testy PCR oparte na płynnych biopsjach pobranych z wymazu z jamy nosowo-gardłowej znacząco zmieniły sposób prowadzenia badań przesiewowych w społeczeństwie."

Heterogeniczność guza i przyszłość diagnostyki przestrzennej

Dr Al-Sulaiman pracuje również nad rozwojem technologii, które mogą określić ilościowo heterogeniczność guza, aby umożliwić bardziej spersonalizowane i skuteczne plany leczenia, a tym samym sprostać poważnemu wyzwaniu w onkologii klinicznej. Heterogeniczność guza stanowi jedno z głównych wyzwań w diagnostyce i monitorowaniu nowotworów. Heterogenność wewnątrz guza jest zjawiskiem, w którym poszczególne komórki nowotworowe wykazują różne profile fenotypowe, morfologiczne i ekspresji genów. Ta zmienność ma istotne implikacje kliniczne; na przykład, heterogeniczność przed leczeniem może utrudniać klasyfikację pacjentów do określonych lub ukierunkowanych terapii, podczas gdy heterogeniczność po leczeniu może prowadzić do rozwoju opornych klonów i potencjalnie bardziej agresywnych nowotworów.

"Opracowanie technologii, które mogą badać heterogeniczność nowotworów poprzez przestrzenne profilowanie biomarkerów, może umożliwić lepsze zrozumienie mikrośrodowiska guza i może ukierunkować decyzje kliniczne w wyborze bardziej skutecznych i spersonalizowanych terapii."

Diagnostyka przestrzenna wymaga użycia nienaruszonej próbki tkanki, na przykład wycinka guza, w którym zachowana jest organizacja przestrzenna i architektura guza oraz jego mikrośrodowiska. Z drugiej strony, płynne biopsje wymagają użycia próbki płynu biologicznego, do którego cząsteczki i biomarkery zostały uwolnione przez guz i jego mikrośrodowisko. Ponieważ te dwa rodzaje testów opierają się na różnych źródłach biologicznych, mogą odpowiadać na różne pytania dotyczące choroby, a połączenie obu może dostarczyć klinicystom informacji umożliwiających podejmowanie dokładniejszych decyzji klinicznych. Będzie to jednak wymagało zastosowania różnych platform lub urządzeń zaprojektowanych do osiągnięcia różnych celów.

Po ukończeniu 28 lat dr Al-Sulaiman jest podekscytowana powrotem do domu na Bliskim Wschodzie i kontynuacją kariery akademickiej. Zatrudniła się na Uniwersytecie Nauki i Technologii Króla Abdullaha (KAUST). Obecnie prowadzi nabór studentów i doktorantów do swojej grupy badawczej zajmującej się badaniami nad materiałami biosensorycznymi i ich zastosowaniem w opiece zdrowotnej. Z niecierpliwością oczekuje na zgłoszenia od naukowców z pasją i zainteresowanych współpracowników, którzy chcieliby wziąć udział w nowatorskich badaniach nad najważniejszymi problemami służby zdrowia, z jakimi boryka się obecnie nasze społeczeństwo.

"Moim celem jest kontynuacja badań w dziedzinie diagnostyki i monitorowania chorób nowotworowych oraz chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera. Interesuje mnie również badanie skóry, sondowanie biomarkerów w płynie śródmiąższowym skóry oraz zrozumienie mikrobiomu skóry i jego roli biologicznej."

Dane kontaktowe dr Al-Sulaimana:

Email: danasul@mit.edu; danasul7@gmail.com

LabTAG firmy GA International jest wiodącym producentem wysokowydajnych specjalistycznych etykietoraz dostawcą rozwiązań identyfikacyjnych stosowanych w laboratoriach badawczych i medycznych, a także w instytucjach opieki zdrowotnej.